Планеты-гиганты

1. Планеты-гиганты Автор: Огарёва Александра, ученица 11 класса Учитель: Хомченко О. В. МОУ Ишненская СОШ, 2013 год

2. Цель работы Выяснить особенности физических свойств планет-гигантов, их основные характеристики, отличие от планет земной группы, количество их спутников, их внутреннее строение и структурные особенности колец.

3. План • Введение • Общее у планет-гигантов • Планеты-гиганты • Юпитер • Сатурн • Уран • Нептун • Заключение • Вывод

4. План изучения планеты • Краткая характеристика планеты • Название и история изучения • Кольца • Температурные особенности • Атмосфера • Внутреннее строение • Химический состав • Структура • Спутники • Интересные факты

5. Введение В нашей Солнечной системе известно девять планет: ближайшие к Солнцу четыре планеты принято называть планетами земной группы, а следующие четыре – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун – планетами-гигантами, которые совершенно не похожи на представителей первой четвёрки… Сравнение размеров планет-гигантов и планет Земной группы

6. Общее у планет-гигантов Все планеты-гиганты очень массивны: на их долю приходится 99,5 % всей массы планетной системы. Им достаётся почти вся кинетическая энергия вращения и практически весь момент импульса Солнечной системы. Все планеты-гиганты имеют систему окружающих их колец и множество спутников, большая часть которых была открыта в последние десятилетия .

7. Общее у планет-гигантов Важнейшая особенность планет-гигантов заключается в том, что у них нет твёрдой поверхности в привычном для нас смысле. Они состоят в основном из водорода и гелия. Видимая поверхность этих планет – на самом деле облачный покров мощной атмосферы, окружающей океан сжиженного молекулярного водорода. А периоды обращения их вокруг Солнца порой превышают среднюю продолжительность жизни людей на нашей планете: от 12 лет у Юпитера до 165 лет у Нептуна.

8. Планеты-гиганты Юпитер Сатурн Уран Нептун

9. Юпитер

10. Юпитер Юпитер — пятая планета от Солнца, крупнейшая в Солнечной системе; классифицируется как газовый гигант. Планета была известна людям с глубокой древности, что нашло своё отражение в мифологии и религиозных верованиях различных культур. Современное название Юпитера происходит от имени древнеримского верховного бога-громовержца. Отличительная особенность Юпитера - Большое красное пятно, наблюдающееся на его поверхности в течение последних 300 лет. Улучшенное изображение Юпитера, созданное на основе снимков «Вояджера-1», 1979 г.

11. Название и история изучения Юпитер в древних культурах В месопотамской культуре планета называлась Мулу-баббар, то есть «белая звезда». Вавилоняне впервые разработали теорию для объяснения видимого движения Юпитераи связали планету с богом Мардуком. Подробное описание 12-летнего цикла движения Юпитера было дано китайскими астрономами, называвшими планету Суй-син («Звезда года»). Греки первоначально именовали его «Фаэтонт» — сияющий, блестящий, позже — Зевс. Римляне дали этой планете название в честь римского бога Юпитера. Юпитер и Юнона. Автор —Хендрик Гольциус (1558—1617 г.г.)

12. Название и история изучения XVII век: Галилей, Кассини, Рёмер В начале XVII века Галилео Галилей изучал Юпитер с помощью изобретённого им телескопа и открыл четыре крупнейших спутника планеты. В 1660-х годах Джованни Кассини наблюдал пятна и полосы на «поверхности» гиганта. В 1671 году, наблюдая за затмениями спутников Юпитера, датский астроном Оле Рёмер обнаружил, что истинное положение спутников не совпадает с вычисленными параметрами, причём величина отклонения зависела от расстояния до Земли. На основании этих наблюдений Рёмер сделал вывод о конечности скорости света и установил её величину — 215 000 км/с.

13. Название и история изучения Современные наблюдения Со второй половины XX века активно проводятся исследования Юпитера как с помощью наземных телескопов (в том числе и радиотелескопов), так и с помощью космических аппаратов — телескопа «Хаббл» и ряда зондов. КА «Пионер-10», 20 декабря 1971 Телескоп «Хаббл» КА «Вояджер-1», 1 сентября 1979 г.

14. Кольца Юпитера У Юпитера имеются слабые кольца, обнаруженные во время прохождения «Вояджера-1» мимо Юпитера в 1979 году. Наличие колец предполагал ещё в 1960 году советский астроном Сергей Всехсвятский. Кольца оптически тонки, оптическая толщина их ~10−6, а альбедо частиц всего 1,5 %. Однако наблюдать их всё же возможно: при фазовых углах, близких к 180 градусам (взгляд «против света»), яркость колец возрастает примерно в 100 раз, а тёмная ночная сторона Юпитера не оставляет засветки. Всего колец три: одно главное, «паутинное» и гало. Кольца Юпитера (схема)

15. Температурные особенности Юпитера Инфракрасная яркостная температура Юпитера, измеренная в интервале 8 - 14 мк, равна в центре диска 128 - 130К. Если рассмотреть температурные разрезы по центральному меридиану и экватору, можно увидеть, что температура, измеренная на краю диска, ниже, чем в центре. Отсюда следует, что инфракрасная яркостная температура Юпитера относится к довольно высоким слоям его атмосферы. Такое распределение интенсивности показывает, что температура облаков значительно больше (160 - 170К). Температурная эмиссия Юпитера. Получено с телескопа IRTF,Обсерватория Мауна-Кеа, Гавайи, 5 апреля 2007 г.

16. Атмосфера Юпитера Атмосфера Юпитера водородно-гелиевая (по объему соотношения этих газов составляют 89% водорода и 11% гелия). В ней, как и на Земле, можно выделить экзосферу, термосферу, стратосферу, тропопаузу, тропосферу. В отличие от Земли, на Юпитере нет мезосферы и соответствующей ей мезопаузы. Вся видимая поверхность Юпитера - это плотные облака, расположенные на высоте около 1000 км над "поверхностью", где газообразное состояние меняется на жидкое и образующие многочисленные слои желто-коричневых, красных и голубоватых оттенков Атмосфера Юпитера

17. Атмосферные явления и феномены Движение атмосферы Скорость ветров на Юпитере может превышать 600 км/ч. В отличие от Земли, где циркуляция атмосферы происходит за счёт разницы солнечного нагрева в экваториальных и полярных областях, на Юпитере воздействие солнечной радиации на температурную циркуляцию незначительно; главными движущими силами являются потоки тепла, идущие из центра планеты, и энергия, выделяемая при быстром движении Юпитера вокруг своей оси Анимация вращения Юпитера, созданная по фотографиям с «Вояджера-1», 1979 г.

18. Атмосферные явления и феномены Полосы Юпитера Характерной особенностью внешнего облика Юпитера являются его полосы. Существует ряд версий, объясняющих их происхождение: - полосы возникали в результате явления конвекции в атмосфере планеты-гиганта; - полосы на Юпитере возникли в результате воздействия его спутников; - под влиянием притяжения спутников на Юпитере сформировались своеобразные «столбы» вещества, которые, вращаясь, и сформировали полосы Полосы Юпитера в разные годы И ю л ь 2 0 0 9 И ю н ь 2 0 1 0

19. Атмосферные явления и феномены Большое красное пятно Большое Красное Пятно - это овальное образование, изменяющихся размеров, расположенное в южной тропической зоне. В настоящее время оно имеет размеры 15х30 тыс. км, а сто лет назад наблюдатели отмечали в 2 раза большие размеры. Иногда оно бывает не очень четко видимым Большое красное пятно Юпитера, 1 марта 1979 г. (фото «Вояджера-1») Большое Красное Пятно - это долгоживущий свободный вихрь (антициклон) в атмосфере Юпитера, совершающий полный оборот за 6 земных суток и характеризующийся, как и светлые зоны, восходящими течениями в атмосфере. Облака в нём расположены выше, а температура их ниже, чем в соседних областях поясов

20. Внутреннее строение Юпитера Химический состав Два основных компонента атмосферы Юпитера — молекулярный водород и гелий. Атмосфера содержит также немало простых соединений, например, воду, CH4, H2S, NH3 и PH3. Их количество в глубокой тропосфере подразумевает, что атмосфера Юпитера богата углеродом, азотом,серой и, возможно, кислородом. Другие химические соединения, арсин (AsH3) и герман (GeH4), присутствуют, но в незначительных количествах. Концентрация инертных газов, аргона, криптона и ксенона, превышает их количество на Солнце

21. Внутреннее строение Юпитера Химический состав Присутствует незначительное количество простых углеводородов: этана, ацетилена и диацетилена, — которые формируются под воздействием солнечной ультрафиолетовой радиации и заряженных частиц, прибывающих из магнитосферы Юпитера.  Красноватые вариации цвета Юпитера могут объясняться наличием соединений фосфора, серы и углеродав атмосфере. Поскольку цвет может сильно варьироваться, предполагается, что химический состав атмосферы также различен в разных местах. Например, имеются «сухие» и «мокрые» области с разным содержанием водяного пара

22. Внутреннее строение Юпитера Структура На данный момент наибольшее признание получила следующая модель внутреннего строения Юпитера: Атмосфера Слой металлического водорода. Температура этого слоя меняется от 6300 до 21000 К, а давление от 200 до 4000 ГПа Каменное ядро Схема внутреннего строения Юпитера

23. Спутники Юпитера По данным на декабрь 2005 года, у Юпитера известно 63 спутника — максимальное значение для Солнечной системы. Спутникам даны в основном имена различных мифических персонажей, так или иначе связанных с Зевсом-Юпитером Спутники Юпитера Внутренние (8 спутников) Внешние (55 спутников) Крупные спутники (галилеевы) Малые спутники (негалилеевы)

24. Интересные факты о Юпитере Если бы Вы весили 100 килограмм на Земле, Вы весили бы 264 кило на Юпитере. Масса Юпитера в 318 раз больше, чем у Земли, и диаметр в 11 раз больше. Масса Юпитера составляет 70 % полной массы всех других планет в нашей Солнечной системе. Юпитер вращается быстрее, чем любая планета в Солнечной системе. Из-за этого день на Юпитере только 10 часов длиной... Но ему требуется 12 Земных лет,  чтобы завершить оборот вокруг солнца. Большое красное пятно на Юпитере - шторм, который продолжался больше 300 лет. У Юпитера самая большая луна в Солнечной системе, Ганимеде. Она больше, чем Меркурий и Плутон. У Планеты есть более чем 60 известных спутников (луны), но большинство из них является чрезвычайно маленькими. Юпитер покрыт океаном водорода. В отличие от других планет, Юпитер излучает сильное радиоизлучение, которое может быть зарегистрировано на Земле

25. Сатурн

26. Сатурн Сатурн — шестая планета от Солнца и вторая по размерам планета в Солнечной системе после Юпитера. Классифицируются как газовый гигант. Сатурн назван в честь римского бога Сатурна, аналога греческого Кроноса (Титана, отца Зевса), вавилонского Нинурты и индийского Шани. Символ Сатурна — серп. Визитной карточкой Сатурна являются его знаменитые кольца,  опоясывающие планету вокруг экватора и состоящие из множества ледяных частиц с размерами от долей миллиметра до нескольких метров  Снимок Сатурна со станции Кассини

27. Название и история изучения Сатурн в древних культурах У древних вавилонян Сатурн считался воплощением бога-героя Нинурты («Владыки земли»), а также войны (научное название планеты - Кайману). В Древнем Египте Сатурн назывался «Гор - бык небес», символом его был квадрат, а изображали его в виде человека с соколиной или бычьей головой.Пехлевийское название Сатурна – «Кайван»; греческое «божественное» имя – «Кронос», греческое научное – Файнон; эллинистическое «божественное» - «Звезда Немесиды»; арабское - «Зухал»; древнерусское – «Кронъ» Изображение бога Сатурна на стене древнего замка

28. Название и история изучения XVII век: Галилей В 1609—1610 годах Галилео Галилей, наблюдая Сатурн через телескоп, заметил, что Сатурн выглядит не как единое небесное тело, а как три тела, почти касающихся друг друга, и высказал предположение, что это два крупных «компаньона» (спутника) Сатурна. Два года спустя Галилей повторил наблюдения и, к своему изумлению, не обнаружил спутников. Тогда в его дневнике появилась такая запись: «Сатурн пожрал своих детей». Конечно, обвинение было несправедливым - сопровождающие всего лишь оказались в тени планеты-гиганта Вид Сатурна в современный телескоп (слева) и в телескоп времён Галилея (справа)

29. Название и история изучения XVII век: Гюйгенс и Кассини В 1659 году Гюйгенс, с помощью более мощного телескопа, выяснил, что «компаньоны» — это на самом деле тонкое плоское кольцо, опоясывающее планету и не касающееся её. Гюйгенс также открыл самый крупный спутник Сатурна — Титан. Начиная с 1675 года изучением планеты занимался Кассини. Он заметил, что кольцо состоит из двух колец, разделённых чётко видимым зазором – щелью Кассини Затмение Солнца Сатурном 15 сентября 2006. Фото межпланетной станции Кассини с расстояния 2,2 млн км Сравнение Сатурна и Земли

30. Кольца Сатурна Сегодня известно, что у всех четырёх газообразных гигантов есть кольца, но у Сатурна они самые красивые и заметные. Кольца расположены под углом приблизительно 28° к плоскости эклиптики. Поэтому с Земли в зависимости от взаимного расположения планет они выглядят по-разному: их можно увидеть и в виде колец, и «с ребра» Снимок Сатурна

31. Кольца и полукольца Сатурна Кольца Сатурна состоят из примерно 35 трлн. тонн скоплений ледяных и каменистых обломков. Считается, что это – обломки комет, астероидов и метеоров, а также лун, захваченных и уничтоженных колоссальным притяжением огромной планеты Кольца Сатурна только выглядят твердыми. По сути, это масса мелких обломков

32. Кольца и полукольца Сатурна Плоская форма колец - результат работы центробежной и гравитационной сил: притяжение сжимает кольца, а центробежная сила препятствует сжатию поперек оси вращения Кольца Сатурна

33. Кольца Сатурна У Сатурна существует три основных кольца, названных A, B и C. Они различимы без особых проблем с Земли. Есть имена и у более слабых колец - D, E, F. При ближайшем рассмотрении колец оказывается великое множество. Между кольцами существуют щели, где нет частиц. Та из щелей, которую можно увидеть в средний телескоп с Земли (между кольцами А и В), названа щелью Кассини. В ясные ночи с хорошими телескопами можно увидеть менее заметные щели Кольца Сатурна, главные обозначены

34. Атмосфера Сатурна Верхние слои атмосферы Сатурна состоят на 93 % из водорода (по объёму) и на 7 % — из гелия (по сравнению с 18 % в атмосфере Юпитера). Имеются примеси метана, водяного пара, аммиака и некоторых других газов

35. Атмосфера Сатурна В атмосфере Сатурна иногда появляются устойчивые образования, представляющие собой сверхмощные ураганы. Гигантский «Большой белый овал» появляется на Сатурне примерно один раз в 30 лет, в последний раз он наблюдался в 1990 году (менее крупные ураганы образуются чаще) Атмосфера Сатурна и его кольца

36. Атмосфера Сатурна Облака на северном полюсе Сатурна образуют шестиугольник — гигантский гексагон, внутри которого могут поместиться четыре Земли. Фильмы, показывающие северный полюс Сатурна, демонстрируют сохранение шестиугольной структуры облаков во время их вращения на протяжении более 20 лет Гексагональное атмосферное образование на северном полюсе Сатурна

37. Атмосфера Сатурна 12 ноября 2008 года камеры автоматического корабля Кассини получили изображения северного полюса Сатурна в инфракрасном диапазоне. На этих кадрах исследователи обнаружили полярные сияния (окрашены в голубой цвет, а лежащие внизу облака — в красный) Полярное сияние над северным полюсом Сатурна

38. Внутреннее строение Сатурна В глубине атмосферы Сатурна растут давление и температура, и водород постепенно переходит в жидкое состояние. На глубине около 30 тыс. км водород становится металлическим. В центре планеты находится массивное ядро (до 20 земных масс) из тяжёлых материалов — камня, железа и, предположительно, льда Схема внутреннего строения Сатурна

39. Спутники Сатурна По состоянию на февраль 2010 г. известно 62 спутника Сатурна. Большинство из них, кроме Гипериона и Фебы, имеет синхронное собственное вращение — они повёрнуты к Сатурну всегда одной стороной. Крупнейший из спутников — Титан. Изучены также Мимас, Тефия, Диона, Рея, Япет . Спутники Сатурна

40. Интересные факты о Сатурне Последние 10 спутников Сатурна были найдены в течении 6 недель. Сообщение об открытии последних четырёх было опубликовано в начале декабря 2000 г в циркуляре Международного Астрономического союза. Они были обнаружены интернациональной группой астрономов, возглавляемой БреттомГлэдманом из Франции и Дж. Дж. Кавелаарсом из Канады

41. Уран

42. Уран Уран — седьмая по удалённости от Солнца, третья по диаметру и четвёртая по массе планета Солнечной системы. Несмотря на то, что порой Уран различим невооружённым глазом, ранние наблюдатели никогда не признавали его за планету из-за тусклости и медленного движения по орбите. Ось вращения Урана лежит как бы «на боку» относительно плоскости обращения этой планеты вокруг Солнца Фотография Урана с аппарата «Вояджер-2»

43. Открытие Урана и название Люди наблюдали Уран с давних времён, но обычно принимали его за звезду. Наиболее ранним задокументированным свидетельством этого факта следует считать записи английского астронома Джона Флемстида, который наблюдал его в 1690 году, по крайней мере, 6 раз, и зарегистрировал как звезду 34 в созвездииТельца. С 1750 по 1769 год французский астроном Пьер Шарль леМоньер наблюдал Уран 12 раз. Всего Уран до 1781 года наблюдался 21 раз Джон Флемстид

44. Открытие Урана и название Уран был открыт 13 марта 1781 года английским астрономом Уильямом Гершелем и назван в честь греческого бога неба Урана, отца Кроноса (в римской мифологии Сатурна) и, соответственно, деда Зевса. За свои заслуги Гершель был награждён королём Георгом III пожизненной стипендией в 200 фунтов стерлингов Уильям Гершель — первооткрыватель Урана

45. Открытие Урана и название Гершель предложил назвать планету «Georgium Sidus» (с латыни «Звезда Георга»), или планетой Георга в честь короля Георга III. Французский астроном Жозеф Лаланд предложил назвать планету в честь её первооткрывателя — «Гершелем». Немецкий астроном Иоганн Боде первым из учёных выдвинул предложение именовать планету Ураном, в честь бога неба из греческого пантеона. Он мотивировал это тем, что «так как Сатурн был отцом Юпитера, то новую планету следует назвать в честь отца Сатурна» Модель телескопа, с помощью которого Гершель открыл Уран. Она находится в музее Уильяма Гершеля, в г. Бат

46. Открытие Урана и название Прежнее название «Georgium Sidus» или «Георг» встречалось уже нечасто. Окончательно же Ураном планета стала называться только после того, как издательство Морского альманаха Его Величества «HM NauticalAlmanacOffice» в 1850 году само закрепило это название в своих списках. Уран — единственная планета, название которой происходит не из римской, а греческой мифологии. Астрономический символ, обозначающий Уран, является гибридом символов Марса и Солнца. Причиной этого называется то, что в древнегреческой мифологии Уран-небо находится в объединённой власти Солнца и Марса. В китайском, японском, вьетнамском и корейском языках название планеты переводится буквально как «Звезда/Планета Небесного Царя» Астрономический символ, обозначающий уран

47. Кольца Урана У Урана есть слабо выраженная система колец, состоящая из частиц диаметром от нескольких миллиметров до 10 метров. На данный момент известно 13 колец, самым ярким из которых является кольцо ε (эпсилон). Возможно, ранее кольца были одним из спутников Урана, который разрушился либо при столкновении с неким небесным телом, либо под действием приливообразующих сил Схема Колец Урана

48. Кольца Урана В 1789 году Уильям Гершель утверждал, что видел кольца, однако этот факт выглядит сомнительным, поскольку ещё в течение двух веков после открытия другие астрономы не могли их обнаружить. Кольцевая система Урана была подтверждена официально лишь 10 марта 1977 года американскими учёными Джеймсом Л. Элиотом, Эдвардом В. Данхэмом и Дугласом Дж. Минком, использовавшими бортовую обсерваторию Койпера Вид кольца Урана с ребра. Темные, как каменный уголь, глыбы диаметром не более 4-6 км движутся вокруг Урана, образуя несколько узких колец Так выглядел Уран в 1986 году во время пролета станции "Вояджер-2". К Солнцу был обращен южный полюс планеты и плоскость колец Внутренние кольца Урана. Яркое внешнее кольцо — кольцоε, также видны восемь других колец

49. Орбита и вращение Урана Период полного обращения Урана вокруг Солнца составляет 84 земных года. Большая полуось орбиты равна 3 млрд км. Впервые орбитальные элементы Урана были вычислены в 1783 году французским астрономом Пьером Симоном Лапласом. В 1845 году французский математик Урбен Леверье начал независимую работу по вычислению элементов его орбиты. Период вращения Урана вокруг своей оси составляет 17 часов 24 минуты. В верхних слоях атмосферы Урана дуют очень сильные ветры, достигающие скорости 240 м/c Уран — его кольца и спутники

50. Внутренняя температура Урана Температура Урана значительно ниже температуры других планет-гигантов Солнечной системы. Тепловое излучение планеты очень низкое, и причина этого в настоящее время остаётся неизвестной. Измерения в дальней инфракрасной части спектра показали, что Уран излучает лишь 1,06 ± 0,08 % энергии от той, что получает от Солнца. Самая низкая температура, зарегистрированная в тропопаузе Урана, составляет 49 К, что делает планету самой холодной из всех планет Солнечной системы — даже более холодной, чем Нептун